煤礦采礦工程的采礦工藝技術(shù)

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摘要：采礦業(yè)已成為經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)之一，采礦工藝技術(shù)的發(fā)展也越來越多地引起人們的關(guān)注。隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤礦采礦工程越來越多，并且在采礦工程中需要更多的先進(jìn)技術(shù)作為支撐，這樣才能減少問題的出現(xiàn)。在現(xiàn)代化采礦業(yè)中，對采礦工藝進(jìn)行了更多的分析，讓采礦工藝和采礦技術(shù)有效地結(jié)合，以此引導(dǎo)煤礦產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新的發(fā)展階段。煤礦產(chǎn)業(yè)中采礦工藝技術(shù)發(fā)揮著十分巨大的作用，是否合理選用了采礦工藝技術(shù)、采礦工藝技術(shù)的高低，將會對采礦企業(yè)的整體效益產(chǎn)生直接影響?；诖?，本論述對采礦工程中的鑿巖技術(shù)、爆破技術(shù)、回采技術(shù)等采礦工藝的主要技術(shù)進(jìn)行分析，以期給同類工程提供參考。

關(guān)鍵詞：采礦工程；鑿巖技術(shù)；爆破技術(shù)；回采技術(shù)

目前，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工程技術(shù)快速發(fā)展，中國由產(chǎn)煤大國向產(chǎn)煤強(qiáng)國邁進(jìn)，采礦工程中的新思想、新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。但是，對采礦生產(chǎn)實(shí)踐及其相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用研究并不多，提高礦山技術(shù)人員和科研人員的水平十分必要。本論述的研究重點(diǎn)是鑿巖技術(shù)、爆破技術(shù)、回采技術(shù)等采礦工藝的主要技術(shù)，以求為礦山生產(chǎn)技術(shù)人員提供借鑒。

1鑿巖技術(shù)

1.1巖石分級

1.1.1按巖石堅固性分級蘇聯(lián)學(xué)者普洛吉亞柯夫提出，按巖石堅固性分類，可以將巖石類型分為最堅固（普氏堅固性系ƒ=20）、很堅固（ƒ=15）、堅固（ƒ=10）、堅固（ƒ=8）、較堅固（ƒ=6）、較堅固（ƒ=5）、中等（ƒ=4）、中等（ƒ=3）、較軟弱（ƒ=2）、較軟弱（ƒ=1.5）、軟弱（ƒ=1）、軟弱（ƒ=0.8）、土質(zhì)巖石（ƒ=0.6）、松散性巖石（ƒ=0.5）、流沙性巖石（ƒ=0.3）等15類。1.1.2礦山工程巖石分級法綜合考慮爆破材料、工藝、參數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)，將巖石類型分為極易爆、易爆、中等、難爆、極難爆五個等級［1］。1.1.3隧道工程分級法在總結(jié)中國隧道圍巖分類的基礎(chǔ)上，提出隧道工程分級法，將巖石分級為五級.

1.2巖石破碎技術(shù)

1.2.1巖石可鉆性巖石可鉆性取決于巖石的抗壓及抗剪強(qiáng)度，常用公益性指標(biāo)來表示。可鉆性指標(biāo)包括兩項，（1）鑿碎比功，（2）釬刃磨鈍寬，在衡量巖石掘進(jìn)難易程度時，應(yīng)根據(jù)鑿碎比功與釬刃磨鈍寬成正相關(guān)關(guān)系的規(guī)律來計算巖石的可鉆性［2］。1.2.2鑿巖破巖工藝按鑿巖工具破碎巖石的機(jī)理，可將鑿巖破巖分為沖擊式鑿巖和旋轉(zhuǎn)式鑿巖。沖擊式鑿巖主要利用釬子的沖擊作用，在沖擊力作用下釬頭釬刃切入巖石中，形成鑿溝A—A，轉(zhuǎn)角再次沖擊形成鑿溝B—B，兩溝間形成扇形巖體，反復(fù)如此后飽孔就可逐漸加深。但是鉆機(jī)機(jī)構(gòu)簡單，能耗大、噪聲也大。旋轉(zhuǎn)式鑿巖主要通過釬子持續(xù)旋轉(zhuǎn)切削破碎巖石，在軸向壓力P作用下，釬刃進(jìn)入巖石并保持旋轉(zhuǎn)動作，轉(zhuǎn)力矩M使釬刃形成了切削力G，孔底巖石在此作用下持續(xù)被破壞。

2爆破技術(shù)

2.1電力起爆法

設(shè)計合理的爆破網(wǎng)絡(luò)，要求電源可靠、網(wǎng)絡(luò)簡單、每個雷管都能夠獲得足夠多的起爆電流。確保雷管質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，將其腳線調(diào)整至短路狀態(tài)，短路接頭用工業(yè)膠布包好。懸掛標(biāo)記牌，放入專用箱，按運(yùn)輸要求穩(wěn)定送至爆破施工場地，按照場地布置情況依次放置于炮孔處。在裝藥的過程中，嚴(yán)禁搗斷雷管腳線，便于準(zhǔn)確、安全、可靠起爆，腳線要沿孔壁順直。

2.2非電起爆法

2.2.1導(dǎo)火索起爆法導(dǎo)火索、火雷管和點(diǎn)火材料構(gòu)成導(dǎo)火索起爆法主要應(yīng)用的材料，其原理是用點(diǎn)火材料引燃導(dǎo)火索（芯藥燃燒），導(dǎo)火索再引燃火雷管，主要操作流程是：制作起爆雷管、制作起爆藥包、裝填炮孔、導(dǎo)火索點(diǎn)火［3-4］。2.2.2導(dǎo)爆索起爆法導(dǎo)爆索起爆法主要是通過導(dǎo)爆索爆炸過程中發(fā)出的能力來引爆炸藥，由于是在爆破前引爆導(dǎo)爆索的雷管，除此過程以外的其他過程（裝藥、堵塞、連接線等）都不用雷管，所以安全性較高，且操作簡單，抗雷電、雜電能力強(qiáng)，應(yīng)用較廣。主要操作流程是：導(dǎo)爆索連接、導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)路連接（包括串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、并簇聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和分段并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)）、導(dǎo)思索網(wǎng)路微差起爆。在銨油炸藥的藥卷中對導(dǎo)爆索進(jìn)行利用的過程中，務(wù)必用塑料布進(jìn)行包裹，使其與油源分開，以免被炸藥中的柴油侵蝕而削弱或喪失爆轟能力。

3回采技術(shù)

3.1采礦生產(chǎn)工藝

3.1.1采準(zhǔn)工程采準(zhǔn)方法主要采用脈內(nèi)采準(zhǔn)與脈外采準(zhǔn)，階段運(yùn)輸平巷的布置務(wù)必要跟礦塊、階段的生產(chǎn)水平和采礦方式的標(biāo)準(zhǔn)保持一致。對于中、小型礦山，可采用沿脈單線有錯車道布置。布置方法分為脈內(nèi)布置、脈外布置和脈內(nèi)外聯(lián)合布置（見圖4），根據(jù)不同的情況選擇不同布置的方式。巖石穩(wěn)固性不佳時，可將巷道布置于較穩(wěn)固的巖石中。大中型礦山可采用穿脈或沿脈盡頭式布置，此種布置方式對于雙機(jī)車牽引的礦山十分適合。對于厚大礦體或平行多條礦脈主要采用脈內(nèi)外環(huán)形布置，一般采用單線環(huán)形布置，如果開采緩傾斜厚礦體，可采用折返連接方式。對于傾角不大的中厚礦，主要采用脈外環(huán)形布置，裝車線、行車線依次布設(shè)于兩條沿脈巷道內(nèi)［5］。對于采準(zhǔn)天井的布置，主要采用脈內(nèi)天井與脈外天井方式。對于脈內(nèi)天井，天井可在間柱內(nèi)，在礦塊中央內(nèi)，也可在礦塊兩側(cè)。對于無軌自行設(shè)備的礦山，主要采用斜坡道采準(zhǔn)。3.1.2切割工程（1）拉底空間。采用掘進(jìn)拉底巷道及拉底橫巷方式，開鑿水平平行孔來產(chǎn)生拉底空間。（2）擴(kuò)漏。擴(kuò)漏應(yīng)在待產(chǎn)生漏斗的空間先完成漏斗頸開掘，然后將漏斗頸作為自由面打密集的束狀炮孔。（3）切割槽。切割槽的目的是創(chuàng)造初始回采的自由面，其是在切割天井、切割橫巷等工序結(jié)束后形成的。

3.2空場采礦法

3.2.1留礦采礦法礦塊構(gòu)成要素為：階段高度為30～60m，礦塊長度為40～60m，間住的寬度為6～8m，頂柱高度為4～6m，漏斗放礦底部結(jié)構(gòu)為5～6m。采準(zhǔn)切割時，根據(jù)礦體的薄厚程度分別選擇脈內(nèi)沿脈巷道或礦體下盤接觸線上作為階段運(yùn)輸巷道，普通留礦法切割工作為拉底和擴(kuò)漏。礦房回采自下而上依次按層實(shí)施，依次做好鑿巖、爆破、通風(fēng)、局部放礦等工作，鑿巖在礦房內(nèi)的留礦堆上實(shí)施，爆破建議通過微差導(dǎo)爆管起爆，通風(fēng)時外部風(fēng)流建議自上風(fēng)向天井進(jìn)入，局部放礦時務(wù)必放出當(dāng)次爆破礦石體積1/3左右礦石量，礦堆內(nèi)沒有空洞后即可實(shí)施撬毛乎場作業(yè)［6］。3.2.2房柱采礦法礦塊構(gòu)成要素為：礦房長度小于60m，礦房寬度一般為8～20m，采區(qū)礦柱寬度一般為4～6m，直徑或邊長為3～7m。采準(zhǔn)切割的過程中，在下盤脈外距礦體底板處5～8m開采挖掘階段運(yùn)輸巷道1，從各礦房中心線處掘進(jìn)礦石溜井2至礦體，在階段礦柱中開采挖掘電耙絞車硐室4，沿礦房中心線并鄰接礦體底板掘進(jìn)礦房上山5，貫通聯(lián)絡(luò)平巷6。礦房上山5以及聯(lián)絡(luò)平巷6用于通行、通風(fēng)及運(yùn)搬材料設(shè)備。3.2.3全面采礦法礦體厚度不超過4m，沿走向長度50～100m，礦塊沿走向布置的長度為50m以上，礦塊沿傾斜方向的長度為40～60m，階段礦柱寬度2～3m，采區(qū)礦柱寬度6～8m，礦石榴子間距5～7m。采切工程中礦石溜子間距為5～7m，電耙閑室的位置與礦石溜子相對應(yīng)?；夭晒ぷ鞴ぷ髅婵刹贾贸呻A梯狀，階梯數(shù)常為2～3，使用氣腿式鑿巖機(jī)鑿巖，采場使用電耙運(yùn)搬礦石，將貧礦、夾石、無礦帶留作不規(guī)則的礦（巖）柱，采場回采完畢可部分回收礦柱。

4結(jié)束語

采礦工程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到鑿巖、爆破、回采等各個環(huán)節(jié)，除此以外，還包括井項施工、通風(fēng)、提升運(yùn)輸?shù)燃夹g(shù)，由于篇幅所限未詳細(xì)展開。近年來，隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，采礦工程正在朝著智能化、無人化發(fā)展，“無人開采模式”是未來一段時間的發(fā)展趨勢。此外，采礦工業(yè)對于環(huán)境的污染是不容忽視的，要在研究采礦技術(shù)的同時，深入開展對廢水、廢氣、廢礦渣的處理技術(shù)的研究和應(yīng)用，確保實(shí)現(xiàn)生態(tài)化的礦產(chǎn)開采，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)協(xié)同發(fā)展。

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作者:張其堂 單位:甘肅省蘭州市窯街煤電集團(tuán)有限公司三礦